Đồ án Trang bị điện tàu 53000 tấn - Đi sâu nghiên cứu hệ thống lái

kia được cấp nguồn từ bảng điện sự cố. Động cơ lai bơm cũng như bơm thuỷ lực sẽ hoạt động liên tục trong suốt quá trình hành trình của tàu để sẵn sàng cho việc điều khiển lái tàu. Việc điều khiển động cơ thuỷ lực được thực hiện thông qua việc điều khiển các van điều khiển, các van điều khiển này là các van điên từ có nút ấn phụ trợ. Khi có tín hiệu tác động lên các van điều khiển, dầu thuỷ lực sẽ được bơm từ két qua hệ thống đường ống dẫn dầu tới các khoang của động cơ thuỷ lực tác động lên cánh gạt của động cơ thuỷ lưc, qua đó làm quay bánh lái. Hệ thống có thể được điều khiển ở hai vị trí là buồng lái và buồng máy lái. Việc điều khiển ở buồng lái thông qua hệ thống lái PT70, đưa tín hiệu điều khiển tới tác động lên các van điều khiển. Còn việc điều khiển tại buồng máy lái là ta tác động trực tiếp lên nút ấn phụ trợ của các van thuỷ lực này. ● Các thông số kĩ thuật của hệ thống. - Động cơ thuỷ lực: + Loại : RV 1350-3 + Đường kính trụ lái : 428 mm + Góc lái lớn nhất : 2 x 46.5° + Áp lực lớn nhất : 70,2 BAR + Van xả an toàn ở : 87,8 BAR + Lực xoắn làm việc : 1150 kNm + Lực xoắn thiết kế : 1438 kNm + Thời gian bẻ lái (350-0-300) Với 1 bơm chay : Max. 28 giây Với 2 bơm chạy : Max. 14 giây - Bơm thuỷ lực: + Loại : PPSMI 2" + Tốc độ quay : 35000 R.P.M. + Van xả an toàn ở : 70.2 Bar + Nhiệt độ lớn nhất của hệ thống : 70 degr.C. + Van điện từ : Vickers 24 V DC 57 - Động cơ điện lai bơm: + Loại : ABB 200MLB-2 + Công suất : 43 KW + Điện áp : 3 x 440 V AC + Dòng điện : In= 68A, Is=442 A + Tần số : 60 Hz + Tốc độ quay : 35000 R.P.M. 58 Chương 6 ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÁI TÀU 53000T 6.1. HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ MÁY LÁI THỦY LỰC Hệ thống lái được xếp vào nhóm thiết bị đặc biệt quan trọng trên tàu thuỷ với chức năng đưa tàu đi theo một hướng cho trước hoặc điều khiển tàu đi theo các luồng lạch. Ngày nay, với nhiều ưu điểm lên hệ thống lái điện thuỷ lực đã và đang được sử dụng rộng rãi trên tàu thuỷ. Hình 6.1.1: sơ đồ điêu khiển thủy lực 6.1.1. Hoạt động của sơ đồ điều khiển thỷ lực a. Giới thiệu các phần tử của hệ thống điều khiển thuỷ lực Hệ thống máy lái thuỷ lực tàu 53000 tấn có cấu tạo tương đối đơn giản. Hệ thống gồm hai mạch thuỷ lực giống hệt nhau. Hai mạch thuỷ lực này có thể hoạt động một cách độc lập 59 hoặc cùng nhau tuỳ theo điều kiện công tác của tàu, khi hai mạch thuỷ lực cùng hoạt động tại một thời điểm thì tốc độ quay bánh lái sẽ gấp đôi so với khi sử dụng một hệ thống. Động cơ thuỷ lực sử dụng trong hệ thống là loại động cơ thuỷ lực dạng cánh gạt, dầu thuỷ lực được bơm vào các khoang của động cơ tác động làm dịch chuyển các cánh gạt qua đó làm quay bánh lái. hệ thống có các phần tử cụ thể như sau. M : Động cơ điện lai bơm thuỷ lực. B : Bơm thuỷ lực, là loại bơm có lưu lượng không đổi. P : Đồng hồ đo áp suất dầu thuỷ lực sau bơm. PD : Đồng hồ đo áp suất dầu thuỷ lực trong đông cơ thuỷ lực. D : Động cơ thuỷ lực dạng cánh gạt. F : Fin lọc. VA, VB : Các van điều khiển. VC, VD, VE : Các van an toàn. PS : Công tắc điều khiển áp lực. LS : Cảm biến báo mức dầu thuỷ lực trong két. b. Hoạt động của hệ thống điều khiển thuỷ lực như sau Như đã nói ở trên, hệ thống gồm hai mạch thuỷ lực giống như nhau nên ta chỉ nghiên cứu một mạch, mạch còn lại hoạt động tương tự. Trước tiên ta khởi động động cơ lai bơm dầu thuỷ lực. Dầu được hút từ két chứa đưa vào các đường ống dẫn tới các van VA và VB. Dầu thuỷ lực được cấp tới của 1 của van VB và van VD nhưng do van VB đang khoá do vậy áp lực của dầu thuỷ lực làm cho van VD đảo trang thái, dầu thuỷ lực đi qua van VD qua đường dầu hồi tới pin lọc F và trở về két. Một phần dầu thuỷ lực sẽ đi tới của số 2 của van VA. Lúc này do của 1-2-3-4 của van VA thông nhau làm cho đường dầu điều khiển được đưa tới cả hai đầu B1 và B2 của van VB, van VB sẽ không đảo trạng thái. Khi có tín hiệu điền khiển đưa tới đầu A1 của van VA thì làm cho van VA đảo trạng thái, cửa 1 thông với cửa 2 và cửa 3 thông với của 4. Đường dầu thuỷ lực sẽ đi qua van VA cấp tới đầu B1 của van VB, đầu B2 của van VB qua cửa 3 của van VA, qua van VA sẽ được nối với đường dầu hồi về két. Do áp lực ở đầu B1 lớn hơn nên làm cho van VB đảo trạng thái. Cửa 1 của van VB thông với của 2, cửa 3 thông với cửa 4, dầu thuỷ lực được cấp cho động cơ thuỷ lực tác động lên cánh gạt làm quay bánh lái. Dầu thuỷ lực sau khi qua động cơ thuỷ lực sẽ tới cửa 4 của van VB, qua van VB và theo đường dầu hồi trở về két chứa. Tương tự như vậy khi có tín hiệu điều khiển đưa tới đầu A2 của van VA, van VA đảo trạng thái làm cho cửa 1 được thông với cửa 4 và cửa 2 được thông với cửa 3, dầu thuỷ lực từ cửa 2 qua van VA ra cửa 3 cấp cho đầu B2 của van VB, đầu B1 của van VB được nối với cửa 1 của van VA qua cửa 4 và theo đường dầu hồi trở về két. Van VB lúc này cũng đảo 60 trạng thái làm cho cửa 1 thông với cửa 4 và cửa 2 thông với cửa 3, Dầu thuỷ lực đươc đưa tới cửa 1 qua van VA ra cửa 4 và cấp cho động cơ thuỷ lực quay làm quay bánh lái theo chiều ngược lại. Dầu thuỷ sau khi qua động cơ thuỷ lực sẽ về cửa 2 của van VB qua cửa 3 và theo đường dầu hồi trở về két chứa. c. Các chế độ bảo vệ của hệ thống. Khi áp lực dầu thuỷ lực điều khiển lớn thì áp lực dầu thuỷ lực sẽ làm cho van VE đảo trạng thái, van VE thông, dầu thuỷ lực sẽ đi qua van VE theo đường dầu hồi qua pin lọc F và trở về két chứa. Khi áp lực dầu thuỷ lực đi vào động cơ thuỷ lực quá lớn thì sẽ làm cho khối van VC hoạt động đảo trạng thái. Dầu thuỷ lực sẽ từ cửa vào đi qua khối van VC ra cửa ra và theo đường dầu hồi trở về két chứa. 6.1.2. Mạch khởi động động cơ lai bơm thuỷ lực Hệ thống máy lái trên tàu 53000 tấn sử dụng hai bơm thuỷ lực, hai bơm này được lai bởi động cơ dị bộ roto lồng sóc , các động cơ này được điều khiển một cách độc lập và được cấp từ hai nguồn khác nhau. Động cơ số 1 được cấp nguồn từ bảng điện chính và sử dụng phương pháp khởi động trực tiếp, còn động cơ số 2 được cấp nguồn từ bảng điện sự cố và khởi động theo phương pháp đổi nối sao-tam giác.  Mạch khởi động động cơ lai bơm số 1 (sơ đồ: W_1700_00_58) a. Giới thiệu các phần tử của mạch - A: Đồng hồ ampe kế để đo dòng điện chạy qua bơm. - F1: Bộ kiểm soát mất pha. - F2: Role nhiệt bảo vệ quá tải. - F10 ÷ F61: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch. - H1: Đèn báo động cơ đang hoạt động. - H2: Đèn báo điện trở sấy đang hoạt động. - H3: Đèn báo nguồn. - K1: Contactor chính. - K10 ÷ K12: Các role trung gian. - S1: Cầu dao khống chế mạch điều khiển và mạch động lực - S2: Các công tắc chọn chế độ điều khiển, có 3 vị trí REMOTE – STOP -LOCAL. - T1: Biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển. - T2: Biến dòng. - T3: Biến áp cấp nguồn cho điện trở sấy. - U1: Bộ điều khiển van điện từ. - U2: Bộ khử nhiễu. - V1: Bộ biến đổi điện áp. 61 - M: Động cơ điện lai bơm thuỷ lực. b. Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển: - Ta đóng cầu dao S1 cấp nguồn cho mạch điều khiển làm cho đèn H3 sáng báo nguồn đã được cấp và sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ hoạt động. - Nguồn được cấp làm cho role trung gian K10 có điện. K10 có điện đóng tiếp điểm K10(13-14)trang 2 đưa tín hiệu báo hệ thống đã được cấp nguồn. ● Chế độ điều khiển tại chỗ: - Ta bật công tắc lựa chọn S2 sang vị trí LOCAL làm cho role trung gian K11 có điện. - Tiếp điểm của K11(13-14) trang 1 đóng vào làm cho contactor K1 có điện, K1 có điện đóng các tiếp điểm của nó ở mạch động lực vào cấp điện cho động cơ lai bơm số1 hoạt động. - Tiếp điểm của K11(53-54, 83-84) trang 1 đóng vào đưa tín hiệu báo động cơ đang hoạt động tới buồng lái và buồng điều khiển trung tâm (ECC). - Tiếp điểm của K11(61-62, 71-72) trang 1 mở ra khống chế không cho phép điện trở sấy hoạt động. - Tiếp điểm của K11(33-34) trang 1 đóng vào cấp nguồn cho đèn H1 sáng báo động cơ lai bơm đang hoạt động, và cấp nguồn cho bộ đếm thời gian H hoạt động đếm thời gian hoạt động của động cơ. - Tiếp điểm K11(43-44) trang 1 đóng vào cấp nguồn cho mạch điều khiển van phía sau. - Khối U1 (trang 2) có điện làm đóng tiếp điểm U1(5-6) trang 2 vào đưa mạch kiểm tra nguồn điều khiển vào hoạt động. - Nếu từ PANEL điều khiển ta lựa chọn góc bẻ lái cao hay lái thấp thì làm cho role trung gian K12 có điện. Hệ thống lái Rolls – Royce được thiết kế để có thể bẻ lái ở hai tốc độ cao và thấp, tuy nhiên trên tàu 53000 tấn chỉ sử dụng chế độ bẻ lái cao. - Role K12 (trang 2) có điện, tiếp điểm của K12(11-12, 21-22) trang 2 đóng vào đưa tín hiệu bẻ lái bên phải hoặc bên trái cao tới điều khiển van điện từ. - Tiếp điểm của K12(31-34, 41-44) trang 2 đóng vào đưa tín hiệu tới hệ thống chỉ báo góc lái cao.  Khi động cơ lai bơm đang hoạt động, ta muốn dừng thì ta bật công tắc S2 sang vị trí stop làm cho role K11 mất điện. - Tiếp điểm của K11(13-14) trang 1 mở ra làm cho contactor K1 mất điện, K1 mất điện mở các tiếp điểm của nó ở mạch động lực ra, ngừng cấp điện cho động cơ lai bơm số1, động cơ ngừng hoạt động. - Tiếp điểm của K11(53-54, 83-84) trang 1 mở ra cắt tín hiệu báo động cơ đang hoạt động ở buồng lái và buồng điều khiển. - Tiếp điểm của K11(61-62, 71-72) trang 1 đóng vào cho phép điện trở sấy sẵn sàng hoạt 62 động. - Tiếp điểm của K11(43-44) trang 1 mở ra làm mất nguồn cho mạch điều khiển van phía sau. - Tiếp điểm của K11(33-34) trang 1 mở ra làm cho đèn H1 tắt, và cắt nguồn cho bộ đếm thời gian H. ● Chế độ điều khiển từ xa Ta bật công tắc lựa chọn S2 sang vị trí REMOTE, động cơ được điều khiển từ bộ điều khiển từ xa, tín hiệu điều khiển được gửi tới chân 5- 6 của mạch đièu khiển, cấp điện cho role K11, lúc này hệ thống hoạt động giống như ở chế độ điều khiển tại chỗ. c. Hoạt động của mạch sấy Khi động cơ đang ngừng hoạt động thì lúc này K11 mất điện các tiếp điểm của K11(61- 62, 71-72) trang 1 đóng vào, nguồn qua biến áp T3 được cấp cho thiết bị sấy hoạt động, đèn H2 cũng được cấp điện sáng báo thiết bị sấy đang hoạt động. Khi động cơ hoạt động K11 có điện tiếp điểm K11(61 – 62, 71 – 72) trang 1 của nó mở ra, ngắt nguồn tới mạch sấy. d. Các chế độ bảo vệ và báo động cho động cơ lai bơm - Để bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển người ta dùng các cầu chì FU10 ÷ FU61. - Báo động mất pha: Khi động cơ lai bơm thuỷ lực bị mất pha thì làm cho khối F1 hoạt động làm đóng tiếp điểm của F1(15-18) trang 2 vào đưa tín hiệu đi báo động động cơ lai bơm bị mất pha. - Báo động quá tải: Khi động cơ bị quá tải thì role nhiệt F2 sẽ hoạt động, Tiếp điểm của F2(95-96) trang 2 mở ra đưa tín hiệu đi báo động động cơ bị quá tải, khi động cơ bị quá tải hệ thống chỉ báo động mà không thực hiện bảo vệ ngắt động cơ. - Báo động mất nguồn chính: Khi mất nguồn điều khiển thì làm cho role trung gian K10 mất điện. Tiếp điểm của K10(13-14) trang 2 đóng vào đưa tín hiệu báo động mất nguồn chính. - Báo động mất nguồn điều khiển : Khi mất nguồn điều khiển K11 mất điện, tiếp điểm K11(21-22) trang 2 đóng lại, đồng thời tiếp điểm K11(43-44) trang 1 mở ra khối U1 mất điện, tiếp điển U1(5-6) trang 2 mở ra, đưa tín hiệu báo động mất nguồn điều khiển.  Mạch khởi động động cơ lai bơm số 2 (sơ đồ: W_1710_00_32) a. Giới thiệu các phần tử của mạch - A: Đồng hồ ampe kế để đo dòng điện chạy qua bơm. - F1: Bộ kiểm soát mất pha. - F2: Role nhiệt bảo vệ quá tải. - F10-F61: Các cầu chì bảo vệ ngắn mạch. - H1: Đèn báo động cơ đang hoạt động. - H2: Đèn báo điện trở sấy đang hoạt động. - H3: Đèn báo nguồn. 63 - K1: Contactor chính có gắn thêm tiếp điểm thời gian. - K2-K3: Các contactor. - K10-K12: Các role trung gian. - S1: Cầu dao khống chế mạch điều khiển và mạch động lực - S2: Công tắc chọn chế độ điều khiển, có 3 vị trí REMOTE – STOP -LOCAL. - T1: Biến áp cấp nguồn cho mạch điều khiển. - T2: Biến dòng. - T3: Biến áp cấp nguồn cho điện trở sấy. - U1: Bộ điều khiển van điện từ. - U2: Bộ khử nhiễu. - U3: Bộ đếm thời gian hoạt động của động cơ. - V1: Bộ biến đổi điện áp. b. Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển: - Ta đóng cầu dao S1 cấp nguồn cho mạch điều khiển làm cho đèn H3 sáng báo nguồn đã được cấp cho mạch điều khiển và sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ hoạt động. - Nguồn được cấp làm cho role trung gian K10 có điện. K10 có điện làm cho tiếp điểm K10(13-14) trang 2 đưa tín hiệu báo hệ thống đã được cấp nguồn. ● Chế độ điều khiển tại chỗ: - Ta bật công tắc lựa chọn S2 sang vị trí LOCAL làm cho role trung gian K11 có điện. - Tiếp điểm của K11(13-14) trang 1 đóng vào làm cho contactor K3 có điện, K3 có điện đóng các tiếp điểm của nó ở mạch động lực vào. Tiếp điểm của K3(61-62) trang 1 mở ra khống chế K2 không thể có điện. Tiếp điểm K3(53-54) trang 1 đóng vào làm cho contactor K1 có điện. K1 đóng tiếp điểm tự nuôi của nó lại, các tiếp điểm của K1 ở mạch động lực đóng vào cấp điện cho động cơ lai bơm số 2 khởi động ở chế độ cuộn dây đấu sao. - Sau thời gian trễ của K1 thì tiếp điểm của K1(55-56) trang 1 mở ra làm cho K3 mất điện. Tiếp điểm của K3(61-62) trang 1 đóng vào sẵn sàng cấp nguồn cho contactor K2. Tiếp điểm của K3 ở mạch động lực mở ra. - Tiếp điểm của K1(67-68) trang 1 đóng vào làm cho contactơ K2 có điện. Tiếp điểm của K2(61-62) trang 1 mở ra khống chế contactor K3 không thể có điện được. Tiếp điểm của K2 ở mạch động lực đóng vào cấp nguồn cho động cơ thực hiện chuyển sang hoạt động ở chế độ cuộn dây đấu tam giác. - Tiếp điểm của K11(53-54, 83-84) trang 1 đóng vào đưa tín hiệu báo động cơ số 2 đang hoạt động tới buồng lái và buồng điều khiển trung tâm (ECC). - Tiếp điểm của K11(61-62, 71-72) trang 1 mở ra khống chế không cho phép điện trở sấy hoạt động. Tiếp điểm của K11(33-34) trang 1 đóng vào cấp nguồn cho đèn H1 sáng báo động cơ lai 64 bơm số 2 đang hoạt động, và cấp nguồn cho bộ đếm thời gian H hoạt động, đếm thời gian hoạt động của động cơ lai bơm. - Tiếp điểm của K11(43-44) trang 1 đóng vào cấp nguồn cho mạch điều khiển van phía sau. - Khối U1 (trang 2) có điện làm đóng tiếp điểm U1(5-6) trang 2 vào đưa mạch kiểm tra nguồn điều khiển vào hoạt động. - Nếu từ PANEL điều khiển ta lựa chọn góc bẻ lái cao thì làm cho role trung gian K12 có điện. - Tiếp điểm của K12(11-12, 21-22) trang 2 đóng vào đưa tín hiệu điều khiển góc bẻ lái bên phải hoặc bên trái cao tới van điện từ. - Tiếp điểm của K12(31-34, 41-44) trang 2 đóng vào đưa tín hiệu tới hệ thống chỉ báo góc lái cao.  Khi động cơ lai bơm đang hoạt động, ta muốn dừng thì ta bật công tắc S2 sang vị trí stop làm cho role K11 mất điện. - Tiếp điểm của K11(13-14) trang 1 mở ra làm cho các contactơ K1, K2, K3 mất điện, K1, K2, K3 mất điện mở các tiếp điểm của nó ở mạch động lực ra, ngừng cấp điện cho động cơ lai bơm số 2, động cơ ngừng hoạt động. - Tiếp điểm của K11(53-54, 83-84) trang 1 mở ra cắt tín hiệu báo động cơ đang hoạt động ở buồng lái và buồng điều khiển. - Tiếp điểm của K11(61-62, 71-72) trang 1 đóng vào cho phép điện trở sấy sẵn sàng hoạt động. - Tiếp điểm của K11(43-44) trang 1 mở ra làm mất nguồn cho mạch điều khiển van phía sau. - Tiếp điểm của K11(33-34) trang 1 mở ra làm cho đèn H1 tắt, và cắt nguồn cho bộ đếm thời gian H. ● Chế độ điều khiển từ xa: Ta bật công tắc lựa chọn S2 sang vị trí REMOTE, động cơ được điều khiển từ bộ điều khiển từ xa, tín hiệu điều khiển được gửi tới chân 5- 6 của mạch đièu khiển, cấp điện cho role K11, lúc này hệ thống hoạt động giống như ở chế độ điều khiển tại chỗ.  Hoạt động của mạch sấy và các chế độ báo động và bảo vệ của động cơ thực hiện số 2 hoạt động giống như của bơm số 1 6.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÁI 6.2.1. Giới thiệu hệ thống lái PT70 Hệ thống lái PT70 là hệ thống lái kĩ thuật số rất hiện đại do hãng YOKOGAWA- Nhật Bản thiết kế chế tạo, nó phát triển trên cơ sở của hệ thống lái PT500. Hệ thống lái PT70 được lắp đặt trên các tàu trọng tải 53000 tấn đóng mới tại Việt Nam. Qua khai thác hệ thống lái PT70 được đánh giá rất cao. 65 Hệ thống lái tự động PT70 là hệ thống lái có các chức năng lái riêng biệt với các khối riêng cho phép lắp đặt đơn giản các bàn điều khiển, buồng lái và các loại khác. Nhiều loại cơ cấu truyền động đều đảm bảo kết hợp có hiệu lực với tất cả các loại máy lái 6.2.2. Cấu tạo hệ thống  Khối lái tự động AUTO STEERING UNIT (MPB351): Bao gồm các chức năng cần thiết cho lái tự động, cấu thành chính là bộ xử lý trung tâm CPU để tính toán điều khiển và các đầu vào/ra tín hiệu/dữ liệu, và có giao diện Người - Máy hỗ trợ việc cài đặt thông số và hiển thị các chức năng. Hình6.2.1: khối lái tư động(MPB351)  Khối lái lặp HAND STEERING UNIT (MPB354): Thực hiện chức năng điều khiển góc lái và chỉ thị góc lệnh lái và hướng lái trong quá trình lái bằng tay (lái lặp). Hình 6.2.2: khối lái lặp(MPB354)  Khối công tắc MODE SWITCH UNIT (MPH731): Là công tắc lựa chọn các chế độ lái sau: - NAVI: Lái hành trình. - AUTO: Chế độ lái tự động. - HAND: Chế độ lái bằng tay. - RC: Chế độ lái từ xa. Hình 6.2.3: khối công tắc(MPH731)  Khối công tắc SYSTEM SELECTOR SWITCH UNIT(MPH732): khối này bao gồm công tắc lựa chọn hệ thống điều khiển và cần điều khiển lái đơn giản.  Công tắc lựa chọn hệ thống điều khiển: - OFF: Vị trí tắt nguồn hệ thống. - FU-1: Lựa chọn hệ thống số 1. - FU-2: Lựa chọn hệ thống số 2. Hình 6.2.4: khối công tắc(MPH732) - NFU: Lựa chọn chế độ lái đơn giản.  Cần điều khiển lái đơn giản: Khi tác động vào cần lái đơn giản thì sẽ tác động trực tiếp vào cơ cấu lái làm bánh lái quay, nếu ngừng tác động vào cần lái thì bánh lái sẽ dừng lại tại vị trí hiện tại. Chế độ lái đơn giản chỉ có thể vận hành được khi công tắc System Switch được đặt ở vị trí NFU. 66  TERMINAL BOARD: Trạm chứa các phần tử thực hiện trung gian.(Sơ đồ Interface Circuit C/D): Chứa các phẩn tử chính là các rơle trung gian khống chế hoạt động của các phần tử thực hiện.  INTERFACE BOARD: Thiết bị ghép tương thích (giao diện) Sơ đồ Interface Circuit B - RL1: Rơle trung gian chế độ sẵn sàng STBY. - RL2: Rơle trung gian chế độ lái đơn giản NFU. - RL3: Rơle trung gian chế độ lái hành trình NAVI. - RL4: Rơle trung gian chế độ lái tự động AUTO. - RL5: Rơle trung gian chế độ lái bằng tay HAND. - RL6: Rơle trung gian chế độ lái từ xa RC. Sơ đồ Interface Circuit E: - Chứa các phần tử khuếch đại thuật toán, so sánh tín hiệu góc lái và tín hiệu phản hồi góc bẻ lái.  SSR BOARD: Bảng chứa phần tử thực hiện. (Sơ đồ Interface Circuit D) - SSR1 và SSR2: Rơle điện tử công suất khống chế van điện từ.  TRANSMITTER (MPT133):Bộ phản hồi góc bẻ lái.(Sơ đồ Interface Circuit C/E) - POT: chiết áp lấy tín hiệu phản hồi góc bẻ lái (Sơ đồ Interface Circuit C). - NC: ngắt cuối giới hạn góc quay bánh lái (Sơ đồ Interface Circuit E/F). Hình 6.2.5: Bộ phản hồi góc bẻ lái(MPT133)  AC ADAPTER (MPC146): Khối nguồn cấp điện áp AC 100/115/230/380/440V, tần số 50-60Hz, 1 pha. (sơ đồ connection diagram of AC adapter)  STEERING GEAR PUMP STARTER: Hộp khởi động động cơ lai bơm máy lái. - U1: Khối điều khiển van điện từ. Hình 6.2.6: Khối nguồn(MPC146) 67 6.2.3. Nguyên lý hoạt động  Chuẩn bị hệ thống Trước khi khởi động hệ thống, làm các công việc sau: - Kiểm tra xem máy lái đã sẵn sàng làm việc chưa. - Kiểm tra khối nguồn cấp, đặt công tắc Test Mode ở vị trí NORMAL. - Các đèn chỉ báo hệ thống số 1 và 2 ở khối chỉ báo đã sáng. - Đảm bảo hướng chỉ của la bàn là chính xác. - Đặt công tắc chọn chế độ Mode Switch ở vị trí lái lặp HAND. - Đặt tay lái ở vị trí chính giữa. - Lựa chọn hệ thống số 1 hoặc 2 bằng cách đặt công tắc System Switch (MPH732) ở vị trí FU-1 hoặc FU-2. Khi lựa chọn xong thì màn hình hiển thị trên khối lái tự động sẽ bật và còi kêu, khi đó người vận hành phải ấn nút dừng còi trên khối chỉ báo, sau đó ấn phím ENTER trên khối lái tự động để hoàn tất việc chuẩn bị. Khởi động động cơ lai bơm thuỷ lực, và kiểm tra xem hệ thống thuỷ lực có hoạt động tốt hay không. Sau khi động cơ lai bơm thuỷ lực hoạt động sẽ đóng tiếp điểm Running signal lại, lúc này role RL3 và RL9 được cấp điện, các tiếp điểm của RL3 và RL9 được đóng lại sẵn sàng cho việc điều khiển hệ thống. a. Chế độ lái lặp HAND Trước tiên ta bật công tắc Mode Switch (MPH731) sang vị trí HAND, khi đó rơle RL5 (Interface Board_ Sơ đồ interface ciruit B) được cấp nguồn đóng các tiếp điểm RL5 của nó lại sẵn sàng cho chế độ lái lặp. Bật công tắc System Selector Switch (MPH732) sang vị trí 1FU nếu hệ thống thuỷ lực số 1 đang hoạt động hoặc 2FU nêu hệ thống thuỷ lực số 2 đang hoạt động. Giả sử hệ thống thuỷ lực số 1 đang hoạt động, ta bật công tác sang vị trí 1FU. Giả sử muốn quay bánh lái sang phải 5o, người điều khiển quay tay lái Steering Handle làm phát một tín hiệu ở đầu ra 1SH của khối MPB354 (Interface Circuit C) đưa đến chân 18-CN1 của khối Interface Board_ Sơ đồ interface ciruit C. Tín hiệu 1SH được xử lý thông qua các bộ khuếch đại thuật toán, bộ tạo tín hiệu tỷ lệ, vi phân góc lái, qua bộ so sánh với tín hiệu phản hồi góc bẻ lái 1FB tạo thành tín hiệu điều khiển 1SB+ tới chân 7-CN2 khối Terminal Board_ Sơ đồ interface ciruit D, tín hiệu 1SB+ qua tiếp điểm của rơle RL5 tới chân 11- CN1 khối SSR Board_ Sơ đồ interface ciruit E, tin hiệu này qua rơle RL1 rồi xuống mát, lúc này tiếp điểm của rơle RL1 đóng cấp nguồn cho rơle RL2 có điện, lúc này nguồn +15V đi qua rơle điện tử công suốt SSR1, qua tiếp điểm RL5 tới chân 12-CN1 thành tín hiệu 1SB- chân 8-CN2, qua tranzitor và xuống mát ở sơ đồ interface ciruit D. 68 Do có tín hiệu điện áp dương đặt vào chân 12-CN1, nên điện áp +15V đi qua rơle SSR1 nhiều hay ít tùy điều khiển để mở tranzitor. Khi đó sẽ xuất hiện tín hiệu từ chân 6 của khối AC ADAPTER_chân 3-TB1(1UP) qua rơle RL3 qua cầu chỉnh lưu và rơle SSR1, tới chân 57A, 57B, qua van điên từ, qua chân 51B, 51A, qua rơle RL3 tới chân 4-TB1(1VN) và về âm nguồn. Van điện từ có điện hoạt động mở đường dầu thuỷ lực tác động đến động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái. Khi bánh lái quay sẽ xuất hiện tín hiệu phản hồi góc bẻ lái 1FB qua khối  TRANSMITTER (MPT132). Tín hiệu này qua các khối khuếch đại, vi phân phản hồi góc bẻ lái so sánh với tín hiệu góc bẻ lái, nếu tín hiệu bẻ lái và tín hiệu phản hồi góc bẻ lái bằng nhau thì tín hiệu điều khiển bị triệt tiêu, van điện từ bị mất điện đóng đường dầu thuỷ lực lại làm bánh lái dừng lại ở 50 phải. Quá trình bẻ bánh lái sang trái cũng tương tự như khi điều khiển bánh lái quay phải. b. Chế độ lái tự động AUTO Để thực hiện chế độ lái tự động, người điều khiển phải chuyển công tắc Mode Switch (MPH731) về vị trí Auto, khi đó rơle RL4 (Interface Circuit B) có điện đóng các tiếp điểm của nó lại sẵn sàng cho chế độ lái tự động. Ở chế độ này, hệ thống lái hoạt động chủ yếu dựa vào các tín hiệu được đưa vào bộ xử lý trung tâm CPU của máy tính như tín hiệu la bàn con quay Gyro Compass Input, tín hiệu của la bàn điện từ Aux. Compass Input và tín hiệu tốc độ tàu từ máy đo tốc độ tàu Log Input (tín hiệu xung pulse/n mile), tín hiệu hệ thống định vị toàn cầu ECDIS/GPS Input (Sơ đồ Interface Circuit A). Ban đầu khối xử lý trung tâm CPU so sánh hướng đi đặt trước với các tín hiệu của la bàn, tín hiệu GPS,… sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển 1SA (Interface Circuit B) đưa tới chân 33-CN3 (Interface Board_ Interface Circuit B). Tín hiệu điều khiển này đã được đưa qua các tầng khuếch đại tín hiệu và tạo tín hiệu tỷ lệ góc lái sau đó tiếp tục được khuếch đại trong khối (Interface Board_ Interface Circuit C) và cuối cùng cũng giống như trong chế độ lái lặp nó sẽ tạo ra tín hiệu điều khiển 1SB+ hoặc 1PB+ đưa tới tác động mở thông mạch rơle điện tử SSR1, khi SSR1 thông mạch sẽ có tín hiệu điện áp cấp nguồn cho cuộn hút của van điện từ phải S.SOL hoặc trái P.SOL mở đường dầu thủy lực tác động vào động cơ thuỷ lực quay bánh lái sang phải hoặc trái. Trong quá trình bánh lái quay thì thông qua bộ phát tín hiệu  Transmitter (MPT132), tín hiệu phản hồi góc bẻ lái FB được đưa tới khối Interface Board để tạo tín hiệu tỷ lệ và vi phân góc phản hồi 1FBO đưa đến chân 36-CN3 (Interface Board) sau đó được đưa trở lại bộ xử lý trung tâm CPU (Interface Circuit B). Tại đây bộ xử lý trung tâm CPU sẽ tính toán so sánh hai tín hiệu góc lệnh bẻ lái và tín hiệu phản hồi góc bẻ lái, khi hai tín hiệu này bằng nhau thì tín hiệu điều khiển ở đầu ra của CPU là 1SA sẽ mất đi và khi đó van điện từ mất 69 điện sẽ đóng đường dầu thủy lực cấp cho động cơ thuỷ lực làm bánh lái dừng lại. c. Chế độ lái đơn giản NON FOLLOW-UP Để thực hiện chế độ lái đơn giản, chuyển công tắc Mode Switch (MPH731) về vị trí HAND, khi đó rơle RL5 có điện đóng các tiếp điểm của nó lại sẵn sang cho chế độ lái tay. Bật công tắc System Switch (MPH732) sang vị trí NFU, role RL2 có điện sẵn sang cho chế độ lái đơn giản (Sơ đồ interface circuit B) Giả sử cần bẻ lái sang trái, người điều khiển tác động vào cần điều khiển NF (MPH732) sang vị trí P (Sơ đồ interface ciruit E), khi đó xuất hiện tín hiệu điện áp từ chân 6-TB1→SP của khối AC ADAPTER, qua chân 1UP→3-TB1, qua tiếp điểm RL3 tới chân qua chân 1NFB→2-TB9 (TERMINAL BD ASSY_Sơ đồ interface ciruit E), qua khối Switch Unit (MPH732) tới chân 58A, qua ngắt cuối NC, tới chân 58B (MPT132), cấp nguồn cho cuộn hút của van điện từ trái P.SOL rồi tới chân 51B – 51A (MPT132), qua rơle RL3, qua chân 4-TB1(1VN)→6-TB1(SN) về âm nguồn. Khi cuộn hút của van điện từ trái P.SOL có điện dẫn đến van điện từ trái tác động, làm mở đường dầu thuỷ lực tác động vào động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái sang trái. Khi đó người điều khiển phải quan sát đồng hồ chỉ báo góc lái để biết vị trí bánh lái. Bánh lái chỉ dừng lại khi ngắt điện khỏi van điện từ bằng cách ngừng tác động cần điều khiển NFU. Muốn bẻ lái sang bên phải, người điều khiển gạt cần điều khiển NF (MPH732) sang vị trí S làm van điện từ phải S.SOL được cấp nguồn sẽ mở đường cấp dầu thủy lực ra, và dầu thuỷ lực sẽ được đưa vào xylanh theo chiều thực hiện bẻ bánh lái sang phải. Ở chế độ này khi bánh lái đã di chuyển sang trái hoặc phải được 35o thì ngắt cuối NC tác động làm van điện từ mất điện, bánh lái sẽ ngừng di chuyển mặc dù cần điều khiển NF vẫn đóng. d. Chế độ lái sự cố NFU OVERRIDE Ngoài các chế độ lái cơ bản đã trình bày ở trên, hệ thống còn một chế độ lái khác là NFU OVERRIDE. chế độ lái này chỉ sử dụng trong điều kiện thật cần thiết, khi tàu đang làm việc trong chế độ tự động mà cần thay đổi hướng đi khẩn cấp không kịp để cài đặt lại hệ thống. Ta chỉ cần tác động vào cần điều khiển NFU OVERRIDE, lúc này sẽ xuất hiện tín hiệu điều khiển đưa trực tiếp tới van điện từ mở đường dầu thuỷ lực tác động vào động cơ thuỷ lực làm quay bánh lái, giống như trong chế độ lái đơn giản (NFU). 4. Nhận xét, đánh giá Hệ thống lái PT70 là hệ thống lái tự động rất hiện đại. Các thao tác cài đặt tham số cho hệ thống được thực hiện đơn giản với sự giúp đỡ của máy tính. Đặc biệt hệ thống có sự hỗ trợ việc chọn tham số một cách tự động để đạt được một số chỉ tiêu tối ưu cho con tàu. Điều này là hết sức cần thiết với những người chưa có kinh nghiệm cũng như để sử dụng hệ thống 70 một cách dễ dàng và hiệu quả. Hơn thế nữa, thông qua màn hình hiển thị, chúng ta có thể kiểm tra các thông số một cách dễ dàng với độ chính xác cao từ đó giảm bớt được các thiết bị chỉ báo, đơn giản hóa và tăng độ tin cậy cho hệ thống. Tuy nhiên, để có thể vận hành khai thác hệ thống đạt hiệu quả thì yêu cầu người vận hành phải có trình độ chuyên môn, tay nghề kỹ thuật cao. 6.3. KHAI THÁC VÀ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG LÁI 6.3.1. Quy trình vận hành an toàn, sữ chữa, kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống lái a. Quy trình vận hành an toàn Trước khi hành trình, sỹ quan lái tàu cần phải tiến hành kiểm tra hệ thống một cách chu đáo. Phải kiểm tra hai chế độ lái lặp FU và lái đơn giản NFU, phải kiểm tra sự trùng lặp giữa góc bẻ lái và góc quay của bánh lái (quan sát thiết bị chỉ báo góc lái), kiểm tra khả năng làm việc của các ngắt cuối. Ngoài ra phải kiểm tra thời gian bẻ lái, khi tiến hành kiểm tra, cho bẻ lái từ mạn này sang mạn kia nếu thấy thời gian vượt quá 28 giây thì cần xem xét chất lượng dầu thuỷ lực và mức dầu trong két thường trực. Khi độ nhớt của dầu giảm, áp lực công tác trong xylanh lực sẽ giảm đi đáng kể, cần phải thay dầu mới, khi thay phải đảm bảo thay đúng chủng loại. Hệ thống làm việc ở chế độ lái đơn giản, lái lặp khi muốn chuyển sang chế độ tự động phải đưa tàu về hướng đi gần hướng đi chuẩn nhất, đưa bánh lái gần về vị trí không rồi mới bật công tắc chuyển sang chế độ tự động. Hệ thống lái tự động đang giữ hướng đi này muốn chuyển sang hướng đi mới phải quay từ từ núm chọn hướng đi nếu cần thiết có thể chuyển về lái lặp đến hướng đi mới rồi gài tự động sau. Khi vận hành hệ thống lái ta nên cho các hệ thống số một và số hai làm việc thay đổi nhau để có thời gian nghỉ cho mỗi hệ thống. Đó cũng là một cách để thường xuyên kiểm tra tính an toàn và tin cậy của từng hệ thống.  Chế độ lái tự động AUTO ● Xác định chức năng vận hành Lựa chọn chức năng vận hành tuỳ theo vùng chạy tàu, thời tiết và các điều kiện thuỷ văn - Trong màn hình bình thường, ấn phím ADJUST để lựa chọn chế độ điều chỉnh: - Các mục điều chỉnh hiển thị sẽ thay đổi khi ấn phím UP/DOWN. Ấn phím ENTER khi màn hình hiển thị như sau ADJUST MODE 1 DIMMER/CONTRAST ADJUST MODE 3 OPERATION MODE 71 - Khi ấn phím ENTER, chức năng vận hành đặt hiện hành sẽ hiển thị như sau: “a…a”: Chức năng vận hành đặt hiện hành. - ECONOMY (Kinh tế): Chức năng của chế độ lái tự động đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu trong suốt quá trình hành trình trên biển. - PRECISION 1 (Giữ hướng): Sử dụng khi đang hành trình trên biển ở chế độ ECONOMY mà bắt đầu biển động ở một mức nào đó và hướng đi bị trệch quá mức cho phép. - PRECISION 2 (Giữ hướng): Chức năng của chế độ lái tự động giữ hướng trong lối đi qua kênh biển hẹp hoặc trong vùng chạy tàu mà giao thông đường biển bị tắc nghẽn. - Nếu chức năng vận hành hiển thị đã thoả mãn, ấn phím OP’N MODE một lần nữa để quay trở lại màn hình bình thường. - Để thay đổi chức năng vận hành, ấn phím ENTER làm hiện trạng thái chờ thay đổi. “a…a”: Chức năng vận hành sẽ đặt. - Chức năng vận hành hiển thị thay đổi giữa lái kinh tế và lái giữ hướng mỗi lần ấn phím UP/DOWN. - Khi chức năng vận hành có ý định đặt được hiển thị, ấn phím ENTER để nhập. ● Xác định kiểu mớn nước - Trong màn hình bình thường, ấn phím ADJUST để lựa chọn chế độ điều chỉnh: - Các mục điều chỉnh hiển thị sẽ thay đổi khi ấn phím UP/DOWN. Ấn phím ENTER khi màn hình hiển thị như sau: - Khi ấn phím ENTER, kiểu mớn nước đặt hiện hành sẽ hiển thị như sau: “a…a”: Biểu thị kiểu mớn nước đặt hiện hành. - FULL (Toàn tải): chế độ tàu toàn tải (khi tải trọng của tàu chiếm 80%  100% chiều chìm toàn tải thiết kế). - MIDDLE (Trung tải): chế độ tàu trung tải (khi tải trọng của tàu chiếm 55%  80% chiều chìm toàn tải thiết kế). - BALLAST (Tải nhẹ): chế độ tải nhẹ hoặc không tải (chế độ dằn tàu) (khi tải trọng tàu nhỏ OP’N = a a a a a a a a a a OP’N < a a a a a a a a a a DRAFT= a a a a a a a ADJUST MODE 1 DIMMER/CONTRAST ADJUST MODE 4 DRAFT MODE 72 hơn 55% chiều chìm toàn tải thiết kế). - Nếu kiểu mớn nước hiển thị đã thoả mãn, ấn phím DRAFT MODE một lần nữa để trở lại màn hình bình thường. - Để thay đổi kiểu mớn nước, ấn phím ENTER làm hiện lên trạmg thái chờ thay đổi. “a…a”: Biểu thị kiểu mớn nước sẽ đặt. - Kiểu mớn nước hiển thị thay đổi giữa các kiểu FULL, MIDDLE và BALLAST. - Khi kiểu mớn nước có ý định đặt được hiển thị, ấn phím ENTER để nhập. ● Nhập vào hướng đặt Có 3 cách cho việc đặt hướng đi. Sử dụng phương pháp thích hợp tuỳ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể. - Nhập hướng thông qua đĩa đặt hướng: Quay đĩa theo chiều kim đồng hồ đồng thời ấn đĩa, góc hướng đặt sẽ tăng, quay đĩa ngược chiều kim đồng hồ làm giảm góc hướng đặt. Hướng đặt theo phương pháp này không cập nhật được các số sau dấu thập phân. Một vòng quay đĩa thay đổi hướng đặt 25o. Quay, ấn đĩa đồng thời ấn phím ENTER trong màn hình bình thường cho phép cập nhật hướng đặt bao gồm cả những con số sau dấu thập phân. Một vòng quay đĩa thay đổi hướng đặt 2.5o. - Nhập hướng thông qua phím đặt hướng H/S: Ấn phím H/S chuyển đổi hướng hiện hành của la bàn con quay vào màn hình hướng đặt. Chú ý rằng con số sau dấu thập phân sẽ được làm trònvà còi cũng sẽ kêu khi màn hình thay đổi. Đây là phương pháp thích hợp để đặt hướng yêu cầu trong khi quan sát la bàn phản ánh lái trong quá trình lái bằng tay. Góc hướng đặt trong màn hình hiển thị hướng đặt được duy trì kể cả khi mất nguồn cấp. - Sau khi làm xong công tác chuẩn bị ấn phím lựa chọn chế độ sang vị trí AUTO. ● Xác nhận hướng trong chế độ lái tự động Khi chế độ lái được chuyển từ chế độ HAND sang AUTO, khối lái tự động thực hiện lái tự động để duy trì hướng hiện tại. Ấn phím ENTER để chắn chắn rằng hướng đặt ở bước c. là chính xác. - Khi chế độ lái chuyển từ HAND sang AUTO, màn hình hiển thị hướng đi nhấp nháy. - Ấn phím ENTER để tắt nhấp nháy của màn hình hiển thị hướng đi, khi đó lái tự động bắt đầu theo hướng đi đặt hiển thị trên màn hình. ● Thay đổi hướng đi trong quá trình lái tự động Hướng đi có thể được thay đổi bằng cách ấn đĩa đặt hướng hoặc phím đặt hướng, và sự thay đổi hướng tự động bắt đầu theo hướng đặt mới.  Có 3 cách điều khiển có hiệu lực để điều khiển thay đổi hướng tự động: DRAFT< a a a a a a a 73 - Thay đổi hướng với bộ điều khiển P-D: Chức năng thay đổi hướng tự động để giảm nhỏ thời gian thay đổi hướng sử dụng khi hành trình trên biển. - Thay đổi hướng với tốc độ quay không đổi RATE-M hoặc RATE-T: Chức năng thay đổi hướng với tốc độ quay không đổi được sử dụng có hiệu quả khi đi trong kênh biển hẹp. Tốc độ tàu và chiều dài thân tàu được sử dụng như là các tham số để điều khiển. - Thay đổi hướng với bán kính không đổi RADIUS: Thay đổi hướng tự động để giữ một bán kính quay không đổi khi thay đổi hướng. Tốc độ tàu được sử dụng làm tham số điều khiển. Cách thay đổi hướng được lựa chọn bằng cách ấn phím RATE RADIUS. b. Sửa chữa hệ thống lái Để tìm ra những hư hỏng và tiến hành sửa chữa hệ thống lái được nhanh chóng người ta không nhất thiết phải kiểm tra theo thứ tự đầu đến cuối mà có thể tìm hỏng theo các phương pháp sau: - Kiểm tra bằng mắt màu sắc của linh kiện, quan sát đầu nối chố tiếp xúc. Kiểm tra bằng các giác quan như nghe, ngửi,…, nhằm phát hiện những hiện tượng lạ. - Thay thế những phần tử nghi hỏng bằng những phần tử dự trữ còn tốt. - Loại trừ các phần tử nghi hỏng ra ngoài hệ thống để cuối cùng còn phần tử hỏng, nhưng cần lưu ý rằng khi loại trừ như vậy có ảnh hưởng tới các phần tử còn lại hay không. - Đo các thông số của các thiết bị nghi hỏng đem so sánh với thông số của các thiết bị còn tốt, nếu khác nhau chứng tỏ phần tử đó bị hỏng. - Đo những tín hiệu trung gian: Phương pháp này xác định khả năng truyền tín hiệu của các phần tử, nếu phần tử nào không có khả năng truyền tín hiệu thì phần tử đó hỏng. - Phương pháp tạo thêm hỏng hóc phụ để khẳng định hỏng hóc thật, hay dùng để xác định những phần tử hỏng hóc không dứt khoát. - Trong thực tế, người ta vận dụng tổng hợp cả sáu phương pháp này trong quá trình sửa chữa. c. Kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống lái Công việc kiểm tra bảo dưỡng phải được chú trọng đặc biệt để kéo dài tuổi thọ của hệ thống. Người ta kiểm tra thường xuyên những khu vực mà không thể kiểm tra bằn chức năng thử của máy tính hoặc một thiết bị nào khác. - Kiểm tra lái lặp: Chuyển công tắc chọn chế độ sang chế độ lái lặp và kiểm tra xem bánh lái, đồng hồ chỉ báo góc quay bánh lái và vô lăng lái có phù hợp không. - Kiểm tra lái đơn giản: Chuyển công tắc nguồn tới vị trí lái đơn giản để tiến hành lái đơn giản và kiểm tra xem góc quay bánh lái và thiết bị chỉ báo góc lái. - Kiểm tra lái tự động: 74 Trước khi vào hoặc ra khỏi một cảng, ta chọn chế độ lái tự động và đổi hướng đi khoảng 1o  2o bằng núm đặt hướng. Kiểm tra chỉ báo hoạt động của bánh lái và hướng đi qua la bàn phản ánh hướng đi. - Thử chuông và đèn chỉ báo: Thử chuông, thử đèn chỉ báo và màn hình hiển thị bằng nút ấn Lamp Test và các nút chức năng thích hợp trên panel lái tự động. Có các loại đèn và chuông chỉ báo sau: + Đèn chỉ báo chung. + Đèn chỉ báo chế độ lái. + Đèn chỉ báo hoạt động của bánh lái. + Đèn chỉ báo sự cố. + Màn hình hiển thị dữ liệu, giá trị đặt... + Chuông báo động độ lệch hướng đi quá lớn, góc bẻ lái quá lớn... - Kiểm tra hướng đi của tàu: Kiểm tra hướng đi trên núm đặt hướng đi, trên màn hiển thị và hướng đi thực tế từ la bàn phản ánh sao cho sai số giữa chúng nhỏ hơn 0,3o. - Chuyển đổi giữa hệ thống số 1 và hệ thống số 2: Khi công tắc hệ thống được chuyển thì tiến hành kiểm tra xem hệ thống được chuyển đến có đảm bảo các chức năng ở mọi chế độ hay không. 6.3.2. Cài đặt các thông số của hệ thống lái PT70: (Setting parameters) Trong màn hình bình thường, ấn phím ADJUST để lựa chọn kiểu điều chỉnh. Các thông số chính cần đặt: - Cài đặt độ sáng tối và tương phản của màn hình - Cài đặt tốc độ tàu - Cài đặt chế độ vận hành - Cài đặt kiểu mớn nước - Cài đặt báo động lệch hướng - Hiển thị các nguyên nhân báo động - Cài đặt chức năng điều khiển - Cài đặt ban đầu các thông số điều khiển a. Cài đặt độ sáng tối, tương phản của màn hình: (Setting the dimmer and contrast) - Khi Adjust Mode 1 hiển thị trên màn hình, ấn phím ENTER, khi đó giá trị độ sáng đặt hiện thời sẽ hiển thị trên màn hình như sau:  Giá trị điều khiển độ sáng đặt hiện thời. - Để chuyển sang điều chỉnh độ tương phản, ấn phím UP hoặc DOWN: DIMMER/CONTRAST DIMMER = 10 75  - Tại màn hình hiển thị độ sáng, để thay đổi giá trị điều khiển độ sáng ấn phím ENTER:  Giá trị điều khiển độ sáng sẽ đặt. Giá trị điều chỉnh được thay đổi khi ấn phím UP/DOWN. Khi đạt yêu cầu thì ấn phím ENTER để chấp nhận. - Tại màn hình hiển thị độ tương phản, để thay đổi giá trị điều khiển độ tương phản ấn phím ENTER:  Giá trị điều khiển độ tương phản sẽ đặt. Giá trị điều chỉnh được thay đổi khi ấn phím UP/DOWN. Khi đạt yêu cầu thì ấn phím ENTER để chấp nhận. b. Cài đặt báo động lệch hướng: (Setting the course deviation alarm) Đặt góc giới hạn và thời gian phát hiện một báo động lệch hướng và gửi một báo động lệch hướng trong chế độ lái tự động. - Khi Adjust Mode 5(PT70) hiển thị trên màn hình, ấn phím ENTER, khi đó góc giới hạn đặt hiện thời sẽ hiển thị trên màn hình như sau:  a a a a a a a a a: Biểu thị OFF-HEADING (PT500) và CRS DEV’ N (PT70). - Để chuyển sang điều chỉnh thời gian, ấn phím UP hoặc DOWN:  Thời gian phát hiện đặt hiện thời. DIMMER/CONTRAST CONTRAST = 5 DIMMER/CONTRAST DIMMER < 10 DIMMER/CONTRAST CONTRAST < 5 a a a a a a a a a ALM LIMIT ANGLE = 10o a a a a a a a a a ALM TIME = 10s Hướng đặt Góc giới hạn báo động lệch hướng Hướng đi thực của tàu Giá trị điều khiển độ tương phản đặt hiện thời. Góc giới hạn báo động lệch hướng đặt hiện thời. 76 - Thay đổi giới hạn báo động lệch hướng: Tại màn hình hiển thị giới hạn lệch hướng, để thay đổi giới hạn báo động lệch hướng ấn phím ENTER: Dải đặt: 2o  45o. Để thay đổi giá trị giới hạn, ấn phím UP hoặc DOWN, sau đó ấn phím ENTER. - Thay đổi thời gian phát hiện báo động lệch hướng: Tại màn hình hiển thị thời gian phát hiện báo động lệch hướng, để thay đổi thời gian phát hiện báo động lệch hướng ấn phím ENTER: Dải đặt: 2  20 giây. Để thay đổi giá trị thời gian, ấn phím UP hoặc DOWN, sau đó ấn phím ENTER. c. Cài đặt các mục điều khiển: (Setting control items) Chức năng này được sử dụng để đặt các mục điều khiển chính sau: - Loại bỏ lệnh giữ hướng đi thẳng (MIDSHIP / BY-PASS). - Số lượng bánh lái (SINGLE / TWIN). - Cài đặt dải tốc độ bẻ lái (số lần bẻ lái/n mile). - Thời gian quay trung bình của la bàn con quay (Giá trị: 1  30). - Thời gian quay trung bình của la bàn phụ (Giá trị: 1  30). - Hiển thị loại góc lái (COMMAND / FEEDBACK). - Loại bỏ chỉ báo góc bánh lái (USE / NOT USE) - Cài đặt chế độ lái khi biển động (USE / NOT USE) - Điều chỉnh tay lái khi chuyển chế độ lái (MANUAL/AUTO) - Chức năng giới hạn lệch hướng (WITH / NOT) - Khi Adjust Mode 7 hiển thị trên màn hình, ấn phím ENTER, khi đó trạng thái chờ mục lựa chọn sẽ được hiển thị trên màn hình: - Để thay đổi giữa các mục, ấn phím UP hoặc DOWN:                      d. Cài đặt ban đầu các thông số điều khiển: (Initial setting of control parameters) Chức năng này được sử dụng để thiết lập ban đầu các thông số điều khiển của chế độ a a a a a a a a a ALM LIMIT ANGLE < 10o a a a a a a a a a ALM TIME < 10s HELM ADJUST = a a a a a a a C-RUD. LIMIT = a a a a a a COURSE DEV’ N LIMIT FUNC. = a a a a ROUGH SEA = a a a a a a 77 lái tự động, đó là các thông số chính sau:  Tốc độ chạy tàu (Vs = 1  65 Kt).  Chiều dài thân tàu (Lpp = 10  360 m).  Hệ số khuếch đại tĩnh cài đặt ban đầu (Ki = 0.02  0.60 1/s).  Giá trị cài đặt của hằng số thời gian (TV = 3  250 s).  Giá trị cài đặt của hệ số khuếch đại tĩnh (KV = 0.02  0.60 1/s).  Hệ số khuếch đại bộ lọc nhiễu Karman (MQ = 0.02  50.00).  Hệ số khuếch đại tỷ lệ (G1 = 0.2  4.0).  Hệ số khuếch đại vi phân (G2 = 0.2  4.0). - Khi Adjust Mode 5 hiển thị trên màn hình, ấn phím ENTER, khi đó trạng thái chờ mục đặt các thông số điều khiển ban đầu sẽ được hiển thị trên màn hình: - Để thay đổi giữa các mục, ấn phím UP hoặc DOWN.                                Khi mục cần lựa chọn hiển thị, ấn phím ENTER để lựa chọn thay đổi. 6.3.3. Các chức năng lái tự động cơ bản của hệ thống PT70 a. Lái kinh tế Cơ sở của việc tiết kiệm nhiên liệu trong khi lái là việc giảm tối thiểu sức cản của nước biển khi quay bánh lái. Khi bánh lái chuyển động làm tăng sức cản của nước biển làm tăng tải trên trục động cơ, khiến tốc độ động cơ giảm. Khi đó bộ điều chỉnh sẽ cản trở sự giảm tốc độ của động cơ, điều này đảm bảo việc điều khiển ổn định. Những kết quả này làm tăng lượng nhiên liệu tiêu thụ. Nói cách khác, tốc độ tàu sẽ giảm khi sức cản của nước tăng. Những việc này cho thấy lái kinh tế của con tàu sẽ đảm bảo hành trình theo hướng đi đặt trước với những chuyển động của bánh lái là nhỏ nhất để đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu. PARAMETER SET PRESET SW PARAMETER SET PARAMETER SET MQ = XX. XX PARAMETER SET KV = X. XX 1/sec PARAMETER SET Vs = XX Kt PARAMETER SET Lpp = XXX m PARAMETER SET Ki = X. XX 1/sec PARAMETER SET TV = XXX sec PARAMETER SET G1 = X. X PARAMETER SET G2 = X. X 78 Mỗi con tàu có những đặc trưng động học riêng của nó. Thời gian phản ứng lại của con tàu thay đổi phụ thuộc vào các đặc trưng này. Con tàu sẽ không phản ứng nếu bánh lái chuyển động quá nhanh ngoài giới hạn khả năng của nó. Giới hạn này được gọi là giới hạn phản ứng của một con tàu. Những đặc trưng động học thay đổi theo tải trọng, hướng gió và tốc độ tàu. Sự trệch hướng được phát hiện ra bởi la bàn con quay được gây ra bởi hai nhân tố: các đặc trưng động học của con tàu và tác động của sóng biển hoặc những điều tương tự. Từ quan điểm tiết kiệm nhiên liệu, không nên cho bánh lái hoạt động phản ứng lại những tác động có tần số cao trong sự vượt quá giới hạn phản ứng của con tàu. Hơn nữa, không nên cho bánh lái chuyển động khi điều khiển góc lái với sự thay đổi lớn. a. Thuật toán điều khiển lái tự động thích nghi Sự tiết kiệm nhiên liệu được đảm bảo bởi sự khắc phục có hiệu quả những tác động nhiễu bên ngoài và hạn chế tối đa chuyển động thừa của bánh lái dựa vào các thông tin chính xác của các đặc trưng động học của con tàu, như đã nói ở trên. Hệ thống lái tự động thích nghi PT70 được thiết kế với một bộ lọc Karman mở rộng và bộ điều khiển tối ưu. ● Bộ lọc Karman Bộ lọc Karman được sử dụng để lấy những thông tin về những đặc trưng động học của một con tàu từ sự lệch hướng của nó được phát hiện bởi la bàn con quay. Bộ lọc Karman được sử dụng để đánh giá tốc độ quay do sự hoạt động của bánh lái đến một phạm vi nào đó bởi sự loại bỏ có hiệu quả những tác động nhiễu bên ngoài từ đầu ra của la bàn con quay. Bộ lọc Karman có những đặc trưng động học được hợp nhất như một mô hình. Mô hình này được quay khi nhận được góc bẻ lái thực tế. Sự hoạt động của mô hình này và tốc độ quay được đo la bàn con quay là khác nhau. Sự khác nhau này được xử lý một cách thống kê để đánh giá tốc độ quay của tàu được gây ra bởi sự chuyển động của bánh lái. ● Bộ lọc Karman mở rộng Như đã đề cập về bộ lọc Karman ở trên là nó có những đặc trưng động học được hợp nhất như một mô hình. Và cũng được giải thích rằng mô hình này phải được thay đổi theo tải trọng, hướng gió và tốc độ tàu. Bộ lọc Karman mở rộng có một chức năng loại bỏ những tác động nhiễu bên ngoài và một chức năng để tạo ra một mô hình và duy trì những thay đổi của nó. Chức năng phát hiện những thay đổi trong mô hình và việc tạo ra một mô hình mới được xem như “sự nhận dạng”. Hệ thống lái tự động thích nghi PT70 thu được những giá trị ban đầu của mô hình con tàu chỉ báo những đặc trưng động học của con tàu từ những chi tiết riêng của nó khi lắp đặt, và lưu giữ thông tin đó vào bộ điều khiển thích nghi. 79 ● Bộ điều khiển tối ưu Việc đi trệch đường của con tàu được đánh giá bởi bộ lọc Karman mở rộng và được đưa đến đầu vào của bộ điều khiển tối ưu, và một góc lệnh bẻ lái được phát ra để đảm bảo rằng tốc độ quay của tàu đi đúng hướng. Theo lý thuyết điều khiển hiện thời, “đối tượng điều khiển được đặt dưới sự điều khiển tối ưu nếu một vài tiêu chuẩn đánh giá được cung cấp và tối ưu”. c. Thay đổi trong các điều kiện thời tiết và lái tự động thích nghi Việc thảo luận ở trên dựa trên việc giả định là tàu đang chạy trên vùng biển yên tĩnh. Khi biển động, tác động từ sóng biển hoặc dòng chảy,…sẽ tăng lên, làm tăng thêm tác động vào chuyển động của con tàu. Bộ điều khiển hoạt động theo cách như vậy để giảm tối thiểu góc quay của bánh lái, vì vậy nó được cung cấp những lợi thế hơn hệ thống lái tự động truyền thống chỉ sử dụng bộ điều chỉnh thời tiết: - Cải tiến những thuộc tính tiết kiệm nhiên liệu bất chấp điều kiện thời tiết có trở lên tồi tệ hơn. - Giảm trệch đường. Vấn đề được xây dựng trong việc cân bằng giữa việc tiết kiệm nhiên liệu và việc điều động tàu có hiệu quả. Hệ thống lái tự động thích nghi PT70 có một chế độ lái kinh tế, chế độ lái giữ hướng và chế độ lái khi biển động có khả năng làm việc tốt cho việc lựa chọn tùy theo những yêu cầu đặc biệt. 80 Sơ đồ khối điều khiển lái tự động thích nghi Lọc Nhiễu Khối Đánh giá Bù không tuyến tính Mô hình tàu không t.tính Thông số nhận dạng sự di chuyển của tàu Bộ điều khiển tối ưu Tính toán hệ số kh.đại tối ưu Chức năng tính toán ước lượng Bù tốc độ của tàu Bộ lọc Karman mở rộng Hướng đặt Tốc độ tàu K hu ếc h đạ i t ối ư u Đ ặt tố c độ q ua y Góc lệnh bẻ lái Góc lái thực tế Hướng Tốc độ quay - + Hệ thống đánh giá Hệ thống điều khiển Dự doán hướng và tốc độ quay K, T Đánh giá tốc độ quay Đánh giá hướng K’ T’ K,T 81 KẾT LUẬN. Sau thời gian ba tháng nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu, đến nay đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành với hai phần cụ thể sau: - Phần 1: Trang thiết bị điện tàu 53.000T. Ở phần này em đã đi vào tìm hiểu một số hệ thống quan trọng trên tàu như: + Hệ thống bảng điện chính + Hệ thống điều khiển nồi hơi + Hệ thống bơm BALLAS + Hệ thống tời neo - Phần 2: Đi sâu nghiên cứu hệ thống lái của tàu 53.000T. Đồ án của em đã hoàn thành với sự nỗ lực cao của bản thân trong việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động, thao tác vận hành hệ thống, sự đánh giá so sánh. Bằng những kiến thức đã được trang bị ở trường, kiến thức thực tế trong thời gian thực tập tại nhà máy và tìm hiểu một số tài liệu tham khảo có liên quan đến vấn đề đang nghiên cứu em đã cố gắng trình bày đồ án một cách ngắn gọn và đầy đủ nhất. Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn yếu nên đề tài của em còn có nhiều hạn chế như: Chỉ mới dừng lại ở mức tìm hiểu về cấu trúc và hoạt động của hệ thống, chưa đi sâu tìm hiểu khả năng ứng dụng rộng rãi của thiết bị, và chỉ tìm hiểu một hệ thống cụ thể chứ chưa đi vào tổng quan chung, vì vậy còn nhiều thiếu sót. Qua đây em mong muốn nhận được nhiều ý kiến đống góp của các thầy cô giáo và các bạn sinh viên để nhận thức của em ngày càng hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Văn Ba, cùng các thầy cô giáo trong Khoa Điện- điện tử tàu biển đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ. Sinh viên thực hiện Phan Thọ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THUỶ Tác giả : KS. Bùi Thanh Sơn Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải Hà Nội - 2000 2. TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TÀU THUỶ Tác giả : KS. Lưu Đình Hiếu Nhà suất bản xây dựng – Hà nội - 2004 3. PHẦN TỬ TỰ ĐỘNG Tác giả : TS. Lưu Kim Thành Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam - Hải Phòng - 2000 4. ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT LỚN Tác giả : Nguyễn Bính Nhà Xuất Bản Khao Học Và Kỹ Thuật - Hà Nội - 2000 5. Giáo trình : MÔN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Tác giả : KS. Đặng Minh Tân 6. MỘT SỐ HỆ THỐNG LÁI ĐANG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN CÁC ĐỘI TÀU BIỀN VIỆT NAM HIỆN NAY: Tác giả : KS. Lưu Đình Hiếu Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam - Hải Phòng – 2000. 7. Tài liệu kỹ thuật tàu 53000 tấn. Công ty Đóng Tàu Hạ Long. 8. Autopilot PT70. Yokogawa Denshikiki Co.,Ltd., 10/1999. 9. Steering geans. Rolls-Royce Marine AS. 83